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Was ist Delegated Proof of Stake (DPoS)?

Einfach

Was ist DPoS (Delegated Proof of Stake)? ?

Delegated Proof of Stake (DPoS) ist ein Blockchain-Konsensmechanismus, der die Skalierbarkeit und Geschwindigkeit moderner Blockchains verbessern soll. Im Gegensatz zu PoS, bei dem jeder Token-Inhaber durch Erreichen einer Mindestanzahl an Token zum Validator werden kann, basiert DPoS auf einem demokratischen Abstimmungssystem . Token -Inhaber wählen eine begrenzte Anzahl von Delegierten, sogenannte Zeugen, die für die Validierung von Transaktionen und die Erstellung von Blöcken verantwortlich sind.

Dieser Mechanismus ermöglicht eine partizipative Regierungsführung und steigert die Effizienz, birgt aber auch das Risiko einer Zentralisierung, da die Macht bei einer kleinen Anzahl von Delegierten konzentriert ist, die von der Gemeinschaft gewählt werden.

Inhaltsverzeichnis

Wie funktioniert DPoS (Delegated proof of stake ) ?

Das DPoS-System basiert auf einem kollaborativen System mit vier Hauptakteuren: Wählern, Delegierten (oder Zeugen), administrativen Delegierten und Validatoren.

1. Die Wähler

  • Wer sind sie?
    Alle Token-Inhaber der Blockchain.

  • Welche Rolle spielen sie?
    Die Wähler wählen die Delegierten, die für die Validierung von Transaktionen zuständig sind. Das Gewicht ihrer Stimme ist proportional zur Anzahl der gehaltenen Token.

  • Direkte oder indirekte Teilnahme:
    Stellvertreterwahlsystem an eine vertrauenswürdige Person delegieren .

2. Die Delegierten (oder Zeugen)

  • Hauptaufgabe:
    Die gewählten Delegierten sind für die Validierung von Transaktionen und die Erstellung von Blöcken verantwortlich.

  • Rotation und Fairness:
    Die Delegierten arbeiten im Rotationsverfahren, was eine faire Verteilung der Verantwortlichkeiten gewährleistet.

  • Belohnungen:
    Zeugen erhalten für jeden erstellten Block eine Belohnung, die oft an Wähler weiterverteilt wird, um die Teilnahme zu fördern.

3. Verwaltungsbeauftragte

  • Rolle:
    Diese ebenfalls gewählten Delegierten validieren keine Transaktionen, sondern schlagen Änderungen am Netzwerk vor (Blockgröße, Transaktionsgebühren usw.).

  • So funktioniert es:
    Vorschläge müssen vor ihrer Umsetzung durch eine Abstimmung der Gemeinschaft bestätigt werden.

4. Die Validatoren

  • Rolle:
    Validatoren überprüfen, ob die von den Delegierten erzeugten Blöcke den Netzwerkregeln entsprechen.

  • Spezifik:
    Sie gewährleisten eine Kontrollfunktion, ohne direkt an der Herstellung der Blöcke teilzunehmen.

Schritte im Konsensprozess in DPoS

  1. Wahl der Delegierten:
    Die Token-Inhaber wählen die Zeugen, die für die Validierung der Transaktionen zuständig sind.

  2. Blockproduktion:
    Delegierte produzieren nacheinander Blöcke, wodurch eine hohe Skalierbarkeit gewährleistet und gleichzeitig die Validierungszeiten verkürzt werden.

  3. Kontrolle durch die Gemeinschaft:
    Ineffektive oder böswillige Delegierte können durch eine Abstimmung ersetzt werden.

  4. Belohnungen:
    Delegierte verteilen oft einen Teil ihrer Belohnungen an die Wähler weiter, wodurch der Anreiz zur Teilnahme erhöht wird.

Warum wurde es geschaffen?

DPoS wurde 2014 von Daniel Larimer entwickelt, um die Einschränkungen traditioneller Konsensmechanismen hinsichtlich ihrer Skalierbarkeit zu überwinden und gleichzeitig eine partizipative Steuerung zu ermöglichen.

Die Kriterien des DPoS- (Delegated proof of stake ).

Skalierbarkeit: Hohe Leistung dank DPoS

Delegated Proof Proof of Stake (DPoS) ist darauf ausgelegt, eine bemerkenswerte Skalierbarkeit dezentrale Anwendungen ( dApp ) und andere Anwendungsfälle mit hohem Transaktionsvolumen vorgesehen sind.

1. Eine begrenzte Anzahl von Delegierten zur Optimierung der Validierung

DPoS basiert auf einem System, bei dem eine begrenzte Anzahl von Delegierten (üblicherweise zwischen 21 und 101) zur Validierung von Blöcken gewählt wird. Im Gegensatz zu Proof of Stake (PoS) oder Proof of Work (PoW), bei denen eine große Anzahl von Validatoren oder Minern gleichzeitig am Prozess beteiligt ist, konzentriert DPoS die Verantwortung auf eine kleine Gruppe.

  • Validierungsgeschwindigkeit: Diese Einschränkung verkürzt die Zeit, die zum Erreichen eines Konsenses benötigt wird, und ermöglicht so oft die Blockvalidierung in weniger als einer Sekunde.
  • Beseitigung von Konflikten: Die vorbestimmte Rotation der Delegierten beseitigt den Wettbewerb zwischen den Validatoren, wie er bei PoW auftritt, wodurch Verzögerungen reduziert und die Reibungslosigkeit der Operationen erhöht werden.

2. Reduzierung der Netzwerklast

Durch die Begrenzung der Anzahl aktiver Validatoren reduziert DPoS die Belastung des Netzwerks und verbessert so dessen Gesamteffizienz.

  • Vereinfachte Synchronisierung: Weniger Teilnehmer bedeuten weniger Daten, die zwischen den Knoten synchronisiert werden müssen, was die Transaktionsverarbeitung beschleunigt.
DPoS
  • Reduzierung des Ressourcenbedarfs: Im Gegensatz zu PoW, das eine enorme Rechenleistung erfordert, reduziert DPoS den Hardware- und Energiebedarf erheblich.

3. Hoher Transaktionsdurchsatz

Dank seiner optimierten Struktur kann DPoS einen Transaktionsdurchsatz bewältigen, der im Allgemeinen höher ist als der anderer Konsensmechanismen.

4. Anpassungsfähigkeit an anspruchsvolle Anwendungen

DPoS eignet sich besonders gut für Blockchains, die eine hohe Skalierbarkeit , wie beispielsweise solche, die für Folgendes entwickelt wurden:

  • Dezentrale Anwendungen ( dApp ): Blockchain-Spiele oder soziale Plattformen, auf denen Tausende von Transaktionen in Echtzeit verarbeitet werden müssen.
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Vergleich der Konsensmechanismen: PoW, PoS, DPoS

Kriterien Kriegsgefangener PoS DPoS
Sicherheit Sehr hoch (Abschreckung durch Rechenleistung). Hoch (wirtschaftliche Abschreckung). Gut (Gemeinschaftskontrolle und Rotation).
Skalierbarkeit Im Allgemeinen niedrig (7 Transaktionen pro Sekunde bei Bitcoin). Mittel bis hoch (15 bis 1000 Transaktionen pro Sekunde, abhängig von der Blockchain). Hoch (ungefähr 100 TPS in Echtzeit für Tron).
Dezentralisierung Ausgezeichnet (mit der notwendigen Ausrüstung kann fast jeder Bergbau betreiben). Durchschnitt (Einfluss großer Investoren). Niedrig (begrenzte Anzahl von Delegierten).
  • Für Finanznetzwerke: Blockchains, die auf schnelle Zahlungen oder komplexe Transaktionen ausgerichtet sind und eine nahezu sofortige Abwicklung erfordern.
  • Für interoperable Lösungen: Dank seines hohen Durchsatzes ermöglicht DPoS Interaktionen zwischen Blockchains ohne größere Verlangsamungen.

5. Vergleich mit PoW und PoS

DPoS ist PoW und PoS im Allgemeinen hinsichtlich der Skalierbarkeit überlegen:

  • PoW: Begrenzt durch die Notwendigkeit, komplexe kryptographische Rätsel zu lösen, was zu erheblichen Verzögerungen führt.
  • PoS: Obwohl PoS eine Verbesserung gegenüber PoW darstellt, beinhaltet es eine potenziell unbegrenzte Anzahl von Validatoren, was den Konsensprozess in stark ausgelasteten Netzwerken verlangsamen kann.
  • DPoS: Dank der begrenzten Anzahl an Delegierten und der optimierten Struktur maximiert es die Netzwerkgeschwindigkeit und -effizienz.

Eine Nuance hinsichtlich der außergewöhnlichen Skalierbarkeit von DPoS

Während DPoS sich durch seine bemerkenswerte Skalierbarkeit auszeichnet, ist anzumerken, dass einige PoS-basierte Blockchains, wie beispielsweise Solana und Base (eine Layer-2- ), eine noch beeindruckendere Skalierbarkeit erreichen. Diese Blockchains nutzen spezifische technologische Innovationen, die über die Wahl des Konsensmechanismus hinausgehen.

  1. Solana
    und Proof of History (PoH): Solana kombiniert Proof of Service (PoS) mit Proof of History (PoH), einer einzigartigen kryptografischen Zeitstempelmethode, die den Synchronisierungsaufwand zwischen Validatoren reduziert. Dieses System ermöglicht es Solana , in Echtzeit etwa 1180 Transaktionen pro Sekunde (TPS) zu verarbeiten und übertrifft damit die typische Leistung dezentraler Proof-of-Service-Blockchains (DPoS) deutlich. Diese Leistung basiert nicht nur auf Konsens, sondern auch auf einer optimierten Netzwerkarchitektur und Innovationen wie der parallelen Transaktionsverarbeitung.
  2. Base und Rollups auf Ethereum
    Base, eine Layer-2-Lösung auf Ethereum , nutzt optimierte Rollups . Diese Technologie fasst zahlreiche Transaktionen zu einem einzigen Batch zusammen, bevor sie in der Haupt-Blockchain gespeichert werden. Dadurch wird die Last im Hauptnetzwerk reduziert und gleichzeitig die Transaktionskapazität deutlich erhöht, was eine Echtzeit-Performance ähnlich der von Tron ermöglicht. Base zeigt, dass die intelligente Nutzung komplementärer Technologien in bestimmten Fällen die Grenzen eines Konsensmechanismus wie DPoS überwinden kann.
  3. Der Konsensmechanismus ist nur ein Faktor unter mehreren.
    Die Skalierbarkeit einer Blockchain hängt nicht nur vom Konsensmechanismus ab, sondern auch von:
  • Netzwerkarchitektur (z. B. Knotenverwaltung).
  • Spezifische technologische Innovationen (PoH, Rollups, Sharding).
  • Optimierung der darüberliegenden Schichten, wie z. B. Transaktionsmanagementprotokolle oder Kommunikationsinfrastrukturen.

Zusammenfassung: Vergleich der Kriterien zwischen PoW, PoS und DPoS

Dezentralisierung und DPoS: Ein heikles Gleichgewicht

Delegated Proof of Stake (DPoS) wird häufig wegen seiner Kompromisse bei der Dezentralisierung kritisiert, obwohl es durch die Beteiligung der Community ein gewisses Gleichgewicht anzustreben versucht. Durch die Begrenzung der Delegiertenzahl (von 21 bis 101, abhängig von der Blockchain) fördert DPoS eine schnellere Governance und höhere Skalierbarkeit. Diese Beschränkung kann jedoch zu Zentralisierungsrisiken und spezifischen Sicherheitslücken führen.

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Warum ist DPoS weniger dezentralisiert?

a) Eine begrenzte Anzahl von Delegierten

  • In den DPOs werden nur eine kleine Anzahl von Delegierten gewählt, um die Blöcke zu validieren und das Netzwerk zu verwalten.
  • Auswirkungen: Dies ermöglicht zwar eine schnellere Validierung, verringert aber die Anzahl der Akteure, die aktiv am Konsensprozess beteiligt sind, erheblich, wodurch sich die Macht in wenigen Händen konzentrieren kann.

b) Risiko unverhältnismäßigen Einflusses

  • Gewichtetes Abstimmungsverfahren: Token-Inhaber wählen Delegierte, ihre Stimme wird jedoch nach der Anzahl ihrer Token gewichtet. Große Token-Inhaber ( Wale ) können daher einen unverhältnismäßigen Einfluss auf die Delegiertenwahl ausüben.
  • Folge: Diese Machtkonzentration kann die Vielfalt verringern und das Risiko von Absprachen zwischen den Delegierten erhöhen.

c) Markteintrittsbarriere für Kleinbauern

  • Obwohl alle Token-Inhaber abstimmen können, haben kleinere Inhaber möglicherweise das Gefühl, dass ihre Stimme im Vergleich zu Großinvestoren wenig Gewicht hat. Dies kann sie von der Teilnahme abhalten und die Entscheidungen in den Händen weniger einflussreicher Akteure belassen.

Risiken im Zusammenhang mit der begrenzten Anzahl von Validatoren

a) Absprachen zwischen Delegierten

  • Ausgabe : Bei einer kleinen Gruppe gewählter Delegierter wird Absprache zu einer echten Gefahr. Diese Delegierten könnten sich darauf einigen, das Netzwerk zu ihrem Vorteil zu manipulieren, beispielsweise durch:
    • Blockierung bestimmter Transaktionen.
    • Änderung der Netzwerkregeln zur Sicherstellung der Wiederwahl.
    • Ausnutzen von Belohnungen zum persönlichen Vorteil.
  • Folge: Dies untergräbt das Vertrauen der Nutzer in die Blockchain und kann sogar zu Abspaltungen oder zur Aufgabe des Netzwerks führen.

b) Allmähliche Zentralisierung

  • Phänomen: Nach ihrer Wahl können einige Delegierte durch ihre Leistung oder ihre Kontrolle über Belohnungen sehr einflussreich werden, was es schwierig macht, sie zu ersetzen.
  • Auswirkungen: Dies kann ein dezentrales Netzwerk in eine Struktur verwandeln, in der die Macht von einer Oligarchie von Delegierten ausgeübt wird.

c) Anfälligkeit für gezielte Angriffe

  • Problem: Bei einer geringen Anzahl von Delegierten wird ein gezielter Angriff (Cyberangriff oder physische Nötigung) leichter durchführbar.
  • Beispiel: Gelingt es einem Angreifer, die Mehrheit der Delegierten zu kompromittieren, könnte er das Netzwerk kontrollieren, Doppelausgaben tätigen oder bestimmte Transaktionen blockieren.

d) Verringerung der geografischen Vielfalt

  • Regionale Konzentration: Delegierte können aufgrund günstiger Bedingungen (Energiekosten, Vorschriften usw.) in bestimmten Regionen gruppiert werden, wodurch die Gesamtstabilität des Netzwerks beeinträchtigt wird.
  • Auswirkungen: Dadurch kann die Blockchain anfällig für regionale Störungen (Stromausfälle, lokale Vorschriften) werden.

Die Mechanismen zur Minderung dieser Risiken

Trotz dieser Schwachstellen beinhaltet DPoS Mechanismen zur Begrenzung der mit der Dezentralisierung verbundenen Risiken.

a) Rotation der Delegierten

  • Die Delegierten erstellen die Blöcke nacheinander, wodurch verhindert wird, dass ein einzelner Akteur die Validierung monopolisiert.
  • Vorteil: Dadurch werden Verantwortlichkeiten verteilt und das Risiko kurzfristiger Absprachen verringert.

b) Kontrolle durch die Gemeinschaft

  • Dynamischer Rückruf: Ineffektive oder böswillige Delegierte können schnell durch eine Abstimmung der Gemeinschaft ersetzt werden.
  • Vorteil: Dies ermutigt die Delegierten, ehrlich zu bleiben und im besten Interesse ihrer Wähler zu handeln.

c) Anreize zur Teilnahme

  • Die Belohnungen für die Blockwahl werden oft mit den Wählern geteilt, um eine breitere und aktivere Teilnahme an Abstimmungen zu fördern.
  • Auswirkung: Dies ermutigt mehr Token-Inhaber, sich an der Netzwerk-Governance zu beteiligen.

Der Zielkonflikt zwischen Dezentralisierung und Skalierbarkeit

Serviceverarbeitung (DPoS) priorisiert Skalierbarkeit und Geschwindigkeit gegenüber Dezentralisierung. Dieser Kompromiss mag für Blockchains, die auf Anwendungen mit hohem Transaktionsdurchsatz (wie EOS oder Tron) ausgerichtet sind, akzeptabel sein, könnte aber für Finanznetzwerke, die maximale Ausfallsicherheit erfordern, problematisch sein.

Sicherheit durch wirtschaftliche Abschreckung: Warum und wie?

Die Rolle von Stimmzetteln bei Abstimmungen und die Macht der Delegierten

  • Bei DPoS nutzen Token-Inhaber ihre Teilnahme, um abzustimmen und Delegierte zu wählen. Das Gewicht jeder Stimme ist proportional zur Anzahl der gehaltenen Token.
  • Direkte Abschreckung: Böswillige Delegierte riskieren den Ausschluss von zukünftigen Abstimmungen, wenn sie gegen die Interessen der Wähler handeln. Unehrliches Verhalten führt zum Verlust zukünftiger Einnahmen, die mit ihrer Rolle als Blockproduzenten verbunden sind.

Anreize für Delegierte

  • Delegierte erhalten wirtschaftliche Belohnungen (Transaktionsgebühren und/oder neue Token) für die Blockproduktion. Dies bietet ihnen einen starken Anreiz, ehrlich zu handeln und ihre Position zu erhalten.
  • Kosten der Unehrlichkeit: Wenn ein Delegierter böswillig oder ineffizient handelt, verliert er wahrscheinlich seine Position und damit auch sein potenzielles Einkommen.
DPoS

Vergleich mit wirtschaftlicher Abschreckung im PoS

Im PoS:

  • Validatoren müssen eine bestimmte Anzahl von Token einsetzen, um an der Blockvalidierung teilnehmen zu können.
  • Wenn ein Validator unehrlich handelt (zum Beispiel durch die Validierung betrügerischer Transaktionen), riskiert er, alle oder einen Teil seiner eingesetzten Token durch einen Slashing .
  • Direkte Abschreckung: Der sofortige Verlust der eingesetzten Token stellt eine erhebliche Strafe für böswilliges Verhalten dar.

Im DPoS:

  • Delegierte müssen nicht unbedingt Token einsetzen, um Blöcke zu validieren, aber ihre Position hängt von ihrem Ruf und den Stimmen der Token-Inhaber ab.
  • Indirekte Abschreckung: Der Verlust ihrer Funktion (und damit der damit verbundenen Belohnungen) stellt einen wirtschaftlichen Anreiz dar, ehrlich zu handeln. Obwohl dieser Mechanismus weniger unmittelbar wirkt als die drastische Wirkung des Dienstnachweises, bleibt er dennoch wirksam, insbesondere wenn die Wähler aktiv und aufmerksam sind.
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Wirtschaftliche Abschreckung in Verbindung mit gemeinschaftlicher Selbstverwaltung

Das Besondere an DPoS ist die Kombination von wirtschaftlicher Abschreckung und dynamischer Gemeinschaftskontrolle:

Token-Inhaber können ihre Unterstützung für einen böswilligen oder ineffektiven Delegierten jederzeit widerrufen, wodurch der Druck auf die Delegierten erhöht wird, im besten Interesse der Gemeinschaft zu handeln.

Flexibilität: Delegierte können sich nicht auf eingesetzte Token verlassen, um ihre Position zu sichern; sie müssen einen tadellosen Ruf und eine beständige Unterstützung der Community aufrechterhalten.

Grenzen der wirtschaftlichen Abschreckung in DPoS

Obwohl DPoS einen wirtschaftlichen Abschreckungsmechanismus beinhaltet, können bestimmte Einschränkungen seine Wirksamkeit mindern:

Stimmenkonzentration: Wenn große Token-Inhaber einen bedeutenden Teil der Stimmen kontrollieren, können sie böswillige Delegierte einsetzen, um ihre persönlichen Interessen zu wahren.

Mangelnde Beteiligung: Wenn Kleinaktionäre nicht aktiv abstimmen, verlieren Abschreckungsmechanismen ihre Wirksamkeit, da die Kontrolle in den Händen weniger Akteure konzentriert wird.

Fazit des DPoS: Ein Kompromiss zwischen Skalierbarkeit und Dezentralisierung

DPoS ist eine innovative Variante von PoS, die entwickelt wurde, um den wachsenden Skalierungsanforderungen moderner Blockchains gerecht zu werden. Ihr Delegationssystem bietet partizipative Governance und hohe Transaktionskapazität, birgt aber Risiken im Zusammenhang mit Zentralisierung und Absprachen.

Dieses Modell eignet sich besonders gut für Blockchains, die schnelle Transaktionen und eine aktive Governance erfordern, wie beispielsweise EOS oder Tron. Seine Einführung muss jedoch sorgfältig unter Berücksichtigung der spezifischen Bedürfnisse des Netzwerks und der Prioritäten zwischen Sicherheit, Skalierbarkeit und Dezentralisierung abgewogen werden.

Weiterführende Informationen : Um Ihr Verständnis von Konsensmechanismen und Blockchain-Kriterien zu verbessern, klicken Sie auf die fettgedruckten Wörter, um unsere Artikel über Proof of Work und unseren Vergleich Proof of Work und Proof of Stake und das Blockchain-Trilemma .

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